CC BY
106
УДК 65.011.56
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АГРЕГАТОВ САМОЛЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
М.Н. Мантусов
В статье автор рассматривает метод оптимизации конструкторско-технологического проектирования, позволяющий снизить трудоемкость и длительность проектирования, повысить качество принимаемых решенийс оптимизацией характеристик получаемой конструкции, представлена архитектура метода
Ключевые слова: проектирование, трудоемкость, архитектура метода
В условиях рыночной экономики, промышленные предприятия при постоянно меняющемся спросе на продукцию стремятся закрепить выбранную стратегию развития предприятия или активизировать позиции достигнутого уровня, постоянно ищут пути сокращения времени на подготовку производства. Чтобы сохранить или повысить конкурентоспособность продукции
предприятие вынужденно осваивать новые технологии, внедрять их в сжатые сроки, тем самым реагировать на изменения ресурсов.
Объём конструкторско-технологической документации, сложность конструкторских и технологических работ непрерывно возрастает. А затраты на сложные средства автоматизации не всегда эффективны. Не уделяется должного внимания вопросам возникающим непосредственно на рабочем
месте инженера, в основном создаются сложные системы позволяющие
автоматизировать или управлять
подразделениями, КБ, предприятиями. При разработке проектов на практике используются устаревшие подходы.
Специалистам приходится прорабатывать большое количество конструкторской и нормативно - технической документации для определения какого-либо параметра
проектируемого изделия, что требует не малых временных затрат. Например, инженеру конструктору при выборе, какого - либо типа соединения крепежными элементами
приходится прорабатывать каталоги
стандартных крепежных элементов
применяемых на предприятии, которые содержат огромное количество информации. Каждый из элементов, принадлежащий тому или иному отраслевому стандарту имеет свой
Мантусов Михаил Николаевич - УФКБ ОАО «Туполев», инженер - конструктор, e-mail: mishaufkb@ya.ru 40
ряд типоразмеров, то есть промежуток длин, диаметров и так далее, что в итоге составляет огромную информационную базу, для работы с которой требуется определенный уровень знаний и соответствующие временные
затраты.
В идеале в процессе проектирования и производства сложных и многокомпонентных изделий-систем все участники проекта должны создавать продукт работая одновременно и согласовывая друг с другом принимаемые решения. При этом необходимо одновременно решать задачи концептуального
проектирования, всевозможных видов инженерного анализа, моделирования режимов работы, а также компоновки изделия. Не дожидаясь полного окончания разработки нового изделия, эту информацию можно использовать для технологической
подготовки производства.
Компьютерная поддержка процесса принятия решений, так или иначе, основана на формализации методов получения исходных и промежуточных оценок, даваемых лицом, принимающим решение (ЛПР), и алгоритмизации самого процесса выработки решения. Принятие решения в большинстве случаев заключается в генерации возможных альтернатив решений, их оценке и выборе лучшей альтернативы. При выборе альтернатив приходится учитывать большое число противоречивых требований и, следовательно, оценивать варианты решений по многим критериям.
Противоречивость требований,
неоднозначность оценки ситуаций, ошибки в выборе приоритетов сильно осложняют принятие решения. Многообразие методов принятия решения так же ставит перед ЛПР сложную задачу выбора наиболее рационального метода принятия проектных решений [1].
Проблема слабой степени автоматизации при принятии решений, использование устаревших методов при проектировании, низкая степень унификации и возможности решения подобных задач на ранних стадиях, сложность ручного проектирования все это как следствие приводит к слабой
конкурентоспособности готового изделия.
Именно поэтому актуальное значение приобретает разработка универсального метода позволяющего снизить общую трудоёмкость проектно - технологических процедур проектирования изделий и получить оптимум решения задачи проектирования.
Хотя на сегодняшний день все большую популярность приобретают «масштабные» системы автоматизации при проектировании, такие как CAD и PDM - системы, но все же полностью уйти от систем «островковой» автоматизации не удается, они как были, так и будут востребованы, но появилось новое требование к ним - это возможность интеграции с более крупными САПР. То есть необходимость разработки систем
«островковой» автоматизации актуальна и по сей день, и в частности системы по выбору наиболее рационального метода поддержки принятия решения.
В данной статье приведено краткое описание DM-метода (англ. Decision-making -принятие решения) позволяющего
оптимизировать процесс разработки изделия на ранней стадии его проектирования с оценкой параметров технологического процесса его изготовления, сократить сроки разработки, повысить качество и эффективность конструкторско-
технологических решений при
проектировании.
Он основан на рациональном выборе элемента конструкции по выполняемой им функции с учетом технологических возможностей производства.
При применении DM-метода появляется возможность создать систему («островковой» автоматизации) компьютерной поддержки принятия решений при решении задачи проектирования пользователем (систему
выбора оптимальных элементов по функции с применением информационного тезауруса).
Причем предлагается решать не только конструкторскую задачу, но и параллельно технологическую.
Система, созданная на основе DM -метода позволяет получать решение
удовлетворяющее следующим критериям:
- Унифицированность принятого решения для всех пользователей системы;
- Близости решения к рациональному решению поставленной задачи;
- Минимальности затраченных временных ресурсов для решения поставленной задачи.
При использовании данного подхода выявление неоднозначности мнений пользователей по проблемам конструкторско-технологического проектирования изделия происходит на более ранних этапах разработки изделия, чем при традиционном подходе. Таким образом, предлагаемый подход к интеграции технологий проектирования и принятия решений позволяет повысить эффективность принимаемых проектных решений, что позволяет сократить временные и материальные затраты на производство высокотехнологичных изделий.
Совместное решение этих задач позволяет разработчикам в рамках сформулированного технического задания (ТЗ), на базе программного обеспечения («масштабная» САПР и «островковая» САПР), в кратчайшие сроки осуществить направленный синтез большого числа КТР, определить их конструкторские и технологические
параметры, выстроить полученный ряд КТР в порядке приоритета и выбрать наилучшее из них в условиях индивидуального предприятия для внедрения в производство.
Архитектура DM-метода представлена на рисунке [2].
Для создания и упорядочивания базы элементов и их функций используется информационно - технологический тезаурус, который помимо конструктивно-технического и математического описания дает и функциональное описание элемента, на языке выполняемых функций и их отношений.
Также наряду с конструктивными типовыми проектными решениями
предлагается использовать критерии функциональности и полезности (то есть функцию, как полезное действие, свойство или состояние). На основе исследованных, сформированных и структурированных формулировок проектно-технологических функций разрабатывается дополнительный состав информации для описания проектного, технологического решений, а также и процессов проектирования оснащения,
технологических процессов сборки, в которых за единицу измерения ресурсов предлагается использовать состав проектно-
производственных функций - тезаурус, то есть функций по трудоемкости.
Анализатор
требований
Библиотека ' функций (Тезаурус)
Блок ограниченнийI (КОНСТРУКТОРСКИЙ)
Блок ограниченний II (ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ)
Блок ограниченний III4 (ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ) /
Блок унификации
База знаний Библиотека аналогов,
Модуль выбора подходящих типоэлементов I
Модуль выбора подходящих НЕТ
типоэлементов II
Оптимальные решения
Оптимум
Проектирование
специальной
детали
Модуль расчета технологичских параметров
Редактирование (создание) КД
Архитектура метода оптимизации при проектировании описывающая этапы подбора элементов
При использовании данного метода качество проектирования должно возрасти, пользователю дается возможность в большей степени заниматься вопросами исследования различных вариантов решений и варьировать конечным результатом при изменении исходных данных.
Одно из главных преимуществ метода в том, что в процессе работы с его использованием интеллектуальная работа пользователя вырастет по части принятия окончательного решения, а рутинная работа отдана компьютеру.
Планируется, что предлагаемый метод может использоваться в любом производстве и что особенно важно при конструкторско-технологическом проектировании сложных изделий.
Литература
1. Вишнеков А.В., Иванова Е.М., Сафонова И.Е.,
Быков И.Г., Кириллов М.И. Интеграция технологий проектирования и технологий принятия решений в системе комплексного автоматизированного
производства высокотехнологичных изделий электронновычислительной техники. //Качество и ИПИ (CALS) -технологии №1 .М.:2004.
2. Мантусов М.Н., Ривин Г.Л. Оптимизация конструкторско-технологического проектирования и подготовки производства агрегатов самолета. Научные исследования в области транспортных, авиационных и космических систем «АКТ-2009» (авиация, космос, транспорт): Труды Х Всерос. науч.-техн. конференции и школы молодых ученых, аспирантов и студентов Воронеж: ООО Фирма "Элист", 2009. 528 с.
Ульяновский филиал конструкторского бюро ОАО «Туполев»
WORKING OUT A METHOD OPTIMIZATION OF ENGINEERING AND TECHNOLOGICAL DESIGNING AGGREGATES OF AN AIRPLANE WITH USING INFORMATION TECHNOLOGIES
M.N. Mantusov
In this article author review a method of optimization engineering and technological designing, allowing reduces laboriousness and duration of designing, to raise quality of accepted decisions with optimization of characteristics of a received design, the architecture of a method is presented
Key words: designing, labour content, architecture of a method
